La transizione energetica: dai combustibili fossili alle energie rinnovabili

di Vincenzo Balzani, coordinatore del gruppo di scienziati energiaperlitalia

Estratto dal documento presentato al Governo e consultabile sul sito http://www.energiaperlitalia.it/

1. La strategia CCS proposta da Eni per la cattura della CO2

Come è noto, la CO2, gas generato dalla combustione dei combustibili fossili, immessa nell’atmosfera contribuisce ad aumentare l’effetto serra e il conseguente cambiamento climatico. Secondo gli scienziati dell’IPCC, per frenare il cambiamento climatico, definito dalla conferenza di Parigi del 2015 “il pericolo più grave per l’umanità”, è necessario azzerare le emissioni di CO2 entro il 2050. Questo è quanto prevede l’Accordo di Parigi, al quale hanno aderito praticamente tutte le nazioni del mondo, compresi gli Stati Uniti che poi, con Trump presidente, sono usciti dall’accordo e con Biden vi sono rientrati. Poiché in questi ultimi sei anni le emissioni di CO2 sono aumentate, secondo gli scienziati bisogna agire più rapidamente di quanto fosse stato previsto e azzerare le emissioni entro il 2035. 

La strada maestra per raggiungere l’obiettivo dell’azzeramento delle emissioni di CO2 è una graduale transizione dall’uso dei combustibili fossili a quello delle energie rinnovabili (Sole, vento e acqua), che non producono né CO2 né sostanze inquinanti. 

Le compagnie petrolifere invece, prima fra tutte ENI, stanno intensificando le estrazioni di combustibili fossili in tutto il mondo e, con il loro grande potere, agiscono a tutti i livelli e con ogni mezzo per evitare che i combustibili fossili vengano messi al bando. Secondo le compagnie petrolifere, infatti, si può continuare ad usare i combustibili fossili, anche ben oltre il 2050, evitando che la CO2 prodotta sia immessa in atmosfera. Questa operazione, indicata con la sigla CCS (Carbon Capture and Storage), implica la cattura dell’anidride carbonica dai fumi emessi da impianti industriali, la sua separazione da altri gas, il trasporto con gasdotti in un impianto di raccolta e infine il deposito in giacimenti di idrocarburi ormai esauriti, dove la CO2dovrà rimanere “per sempre”. Nelle intenzioni di Eni, quello di Ravenna sarà il più grande impianto del genere in Europa e un “hub” per il sud Europa e il Mediterraneo. 

La strategia basata sul CCS per controllare il cambiamento climatico a nostro parere è irrazionale e impraticabile, come si evince dalle numerose, grandi criticità che si possono riassumere nei seguenti 12 punti:

1)- Produrre CO2 per poi catturarla e immagazzinarla è un procedimento contrario ad ogni logica scientifica ed economica; è molto più semplice ed economico usare, al posto dei combustibili fossili, le energie rinnovabili (fotovoltaico, eolico, idroelettrico) che non producono né CO2, né inquinamento. 

2)- Il CCS è una tecnologia sperimentale ancora in fase di ricerca; studi sugli impianti CCS sono stati finanziati con fondi europei dal 2009 al 2017, ma non hanno portato ad alcun risultato utile (1).
3)- E’ possibile applicare il CCS solo ai grandi impianti emettitori di CO2, come le centrali termo-elettriche. Non è possibile usarlo per catturare le emissioni di mezzi di trasporto, abitazioni e piccole industrie. 

4)- La tecnologia CCS è molto dispendiosa perché per catturare CO2 c’è bisogno di energia. Ad esempio, per applicare questa tecnologia a una centrale termoelettrica a carbone è necessario affiancare alla centrale un’unità dedicata, alimentata a gas. Cioè, si brucia gas fossile (senza compensare le relative emissioni) per alimentare l’impianto CCS che poi cattura solo una piccola parte della CO2 emessa dalla centrale. Oltre al costo dell’impianto dedicato, si deve anche considerare che la cattura di CO2 all’interno della centrale riduce le sue prestazioni del 10%-20%. 

5)- Un impianto CCS in Norvegia viene utilizzato dalla compagnia petrolifera Equinor per rivitalizzare parzialmente, con l’immissione di CO2, giacimenti petroliferi quasi esauriti (Enhanced Oil Recovery, EOR). Questo, che attualmente è l’unico uso che si può fare della CO2 catturata, potrebbe essere lo scopo nascosto della costruzione di un impianto CCS di Eni a Ravenna. L’Enhanced Oil Recovery, che taluni considerano come un esempio di economia circolare, è semplicemente un artificio per continuate ad estrarre e quindi usare i combustibili fossili. 

6)- L’unico impianto CCS americano, utilizzato per sequestrare una parte della CO2 emessa dalla centrale a carbone di Petra Nova in Texas, è stato chiuso da pochi mesi a tempo indeterminato perché ritenuto non più sostenibile dal punto di vista economico dal gestore dell’impianto, NRG Energy (2,3). Anche in questo caso la CO2 catturata era trasportata via tubo in giacimenti petroliferi per potenziare l’estrazione (EOR). La performance dell’impianto di Petra Nova era considerato un test per capire se la tecnologia CCS può veramente essere utile nella battaglia contro il cambiamento climatico. La risposta è chiare: il CCS è economicamente insostenibile. 

7)- La cattura della CO2 non elimina l’inquinamento causato da combustibili fossili, che ogni anno causa in Italia 80.000 morti premature; il passaggio dai combustibili fossili alle energie rinnovabili risolverebbe anche questo problema.
8)- La letteratura scientifica è scettica sulla possibilità che si possa immagazzinare permanentemente CO2. La sua fuoriuscita vanificherebbe l’opera intrapresa per combattere il cambiamento climatico; una fuoriuscita improvvisa potrebbe creare danni gravi alla popolazione (soffocamento: CO2, gas pesante, non si allontana dalla superficie della Terra) 

9)- Lo stoccaggio di CO2, come hanno dimostrato analoghe attività in altre aree, potrebbe provocare un progressivo incremento della sismicità; cosa molto pericolosa nel territorio ravennate, che già presenta un rischio sismico medio-alto ed è soggetto a significativi fenomeni di subsidenza. 

10)– Sviluppare il CCS significa investire miliardi di euro pubblici che sarebbe invece necessario e urgente utilizzare per sviluppare l’uso di energie rinnovabili pienamente collaudate come fotovoltaico ed eolico. A questo proposito è bene notare che Il costo di un kW di fotovoltaico è diminuito di oltre 20 volte negli ultimi 20 anni e che attualmente, con l’eolico, il fotovoltaico è la tecnologia meno costosa per produrre energia elettrica. L’efficienza di conversione della luce in elettricità di un pannello fotovoltaico supera ormai il 20%. Se la paragoniamo alla efficienza della fotosintesi naturale, che è mediamente inferiore all’1%, possiamo capire come il fotovoltaico sia tra le invenzioni più dirompenti del XX secolo. 

11)- Il CCS non è stato ancora sviluppato su una scala macroscopica corrispondente alla necessità di evitare l’immissione di significative quantità di CO2 in atmosfera (4).

12)- Una analisi comparativa dimostra inequivocabilmente che l’elettricità prodotta dalle energie rinnovabili ha un ritorno energetico superiore a quello della elettricità da centrali termoelettriche dotate di CCS (5). 

Si conclude quindi che il CCS è un disperato tentativo delle compagnie petrolifere per tenere in vita processi produttivi e di approvvigionamento energetico basato sui combustibili fossili. In ogni caso, non è opportuno investire ingenti risorse pubbliche nella realizzazione di un sistema di cattura e stoccaggio di CO2 perché i risultati promessi non sono affatto garantiti, né dal punto di vista della sicurezza, né dal punto di vista climatico. Le risorse disponibili debbono essere usate per lo sviluppo delle energie rinnovabili, particolarmente fotovoltaico ed eolico, nonché per gli impianti di accumulo di energia elettrica, per l’efficienza energetica degli edifici e delle attività produttive e commerciali; tutti questi settori garantiscono anche una più un’alta intensità di posti di lavoro rispetto al settore dei combustibili fossili. 

(1) Corte dei conti Europea, N. 24, 2018, Relazione speciale: … I progressi attesi non sono stati realizzati.
(2) QualEnergia, 5 febbraio 2021: La cattura della CO2 fa un buco nell’acqua negli Usa: il caso di Petra Nova. 

(3) Reuters, August 7, 2020: Problems plagued U.S. CO2 capture project before shutdown: document
(4) Energy Environ. Sci, 1062, 11, 2018: Carbon capture and storage (CCS) (5) Nature Energy, 456, 4, 2019: Comparative net energy analysis of renewable electricity and carbon capture and storage 

2. CCS e idrogeno 

Quando la produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili sarà molto abbondante, diventerà conveniente utilizzarla, in parte, per produrre idrogeno (H2) mediante elettrolisi dell’acqua. L’idrogeno è un gas che può essere usato come combustibile (contenuto energetico molto superiore a quello del metano), oppure può essere riconvertito in energia elettrica mediante pile a combustibile (fuel cells). In entrambi i casi produce solo acqua: niente CO2. Nel caso lo si usi come combustibile, produce inquinamento da NOx. 

L’idrogeno è un gas incolore. Quello prodotto mediante energia elettrica rinnovabile mediante l’elettrolisi dell’acqua è idrogeno purissimo e viene chiamato significativamente idrogeno verde. La produzione e l’utilizzo di idrogeno verde richiedono vari processi di conversione, che implicano un’efficienza sostanzialmente inferiore rispetto all’utilizzo diretto dell’elettricità. L’idrogeno è quindi una risorsa costosa e preziosa che deve essere utilizzata solo in alcuni settori specifici come il trasporto pesante (es., navi e aerei) e l’industria pesante (es., acciaierie). Il primo passo verso la produzione e l’uso di l’idrogeno verde è l’aumento della potenza elettrica rinnovabile per possederne surplus da immagazzinare sotto forma di idrogeno. 

Attualmente l’idrogeno viene usato principalmente per la sintesi dell’ammoniaca (fertilizzanti) o per la raffinazione del petrolio e viene quasi tutto prodotto a partire da metano, petrolio o carbone mediante processi che comportano l’emissione di ingenti quantità di CO2 in atmosfera. Questo idrogeno viene chiamato idrogeno grigio; non è puro, ma oggi costa circa tre volte meno dell’idrogeno verde. Utilizzando impianti basati sull’uso di combustibili fossili abbinati a CCS, la CO2 generata potrebbe venire catturata e intrappolata: questo idrogeno, che non è ancora in uso, viene chiamato idrogeno blu

Le aziende del petrolio e del gas, in Italia ENI e SNAM, puntano sull’idrogeno blu per poter continuare a estrarre e usare metano. Il principale obiettivo del progetto CCS ENI a Ravenna è proprio diffondere l’idea che si possa produrre idrogeno blu. Ma abbiamo visto che la tecnologia CCS non è economicamente sostenibile e neppure tecnicamente provata, dopo 20 anni di prove. In ogni caso, ENI e le altre compagnie petrolifere cercano di rientrare in gioco per ottenere finanziamenti dal Next Generation EU spacciando per verde la tecnologia CCS perché, in teoria, cattura e sequestra CO2. Accade così che nell’Unione Europea la lobby delle aziende dei fossili, registrata col nome di Hydrogen Europe, preme perché l’idrogeno blu sia incluso nei piani di finanziamento per la transizione energetica. La Re:Common, un’associazione che fa inchieste e campagne contro la corruzione, ha notato con preoccupazione che in effetti “la strategia europea sull’idrogeno varata dalla Commissione Europea nel luglio 2020 è molto vicina alle richieste della lobby”. RE:Common definisce il CCS un inganno che serve all’ENI per dare un parvenza di transizione; è cioè una operazione di green washing, quando in realtà l’azienda continua a puntare su giacimenti di metano e petrolio. 

3. Idrogeno e fusione nucleare 

Il 16 marzo scorso, nell’illustrare il programma del Ministero della Transizione Ecologica, il ministro Cingolani ha fatto alcune dichiarazioni molto discutibili. Ha citato il nucleare da fusione, che dagli anni Settanta del secolo scorso ci viene ripetutamente promesso come fattibile “entro 30 anni” per risolvere la crisi energetico climatica. In effetti, anche oggi gli esperti ci dicono che la fusione nucleare, nella migliore delle ipotesi, non potrà dare alcun contributo concreto alla produzione di energia elettrica per usi civili prima del 2060, mentre sappiamo che dobbiamo mettere sotto controllo il cambiamento climatico entro i prossimi 15-20 anni. 

Il ministro Cingolani è, inspiegabilmente, molto più ottimista: “Io spero che se avremo lavorato bene, fra dieci anni i nostri successori parleranno di come abbassare il prezzo dell’idrogeno verde e di come investire sulla fusione nucleare. Questa è la transizione che ho in testa … L’universo funziona con la fusione nucleare. Quella è la rinnovabile delle rinnovabili. Noi oggi abbiamo il dovere nel PNRR di potenziare il ruolo dell’Italia nei progetti internazionali ITER e MIT sulla fusione. Quello è un treno che non possiamo perdere”. L’idrogeno prodotto per elettrolisi dell’acqua utilizzando energia elettrica proveniente dal nucleare viene chiamato idrogeno viola ed è puro come l’idrogeno verde. 

Cingolani ha anche affermato che “Fra dieci anni avremo l’idrogeno verde e le automobili che andranno a celle a combustibile”. Forse ignora che il consumo totale di energia di un’auto a idrogeno è oltre il triplo di quella di un’auto elettrica a causa delle perdite associate alla produzione di idrogeno da rinnovabili, al suo trasporto e stoccaggio e alla ri-conversione dell’idrogeno in elettricità con le celle a combustibile. Quindi, la competizione delle auto a idrogeno con le auto elettriche è persa in partenza per un fattore tre a vantaggio dell’elettrico. 

Cingolani ha anche detto “Abbiamo un decennio per rendere la nostra società competitiva sull’idrogeno verde. Al momento non abbiamo gli impianti, non sappiamo come stoccare e come utilizzare l’idrogeno. Ma questa è solo la realtà odierna. Dobbiamo cominciare a lanciare i nostri programmi, dobbiamo creare quel sistema che intorno a quel vettore energetico ci consenta di operare al meglio”. E in più occasioni ha anche parlato di idrogeno blu, il progetto proposto da ENI con impianti CCS. Questo progetto in un primo tempo era stato inserito nel Recovery Plan; scartato nella seconda versione, c’è sempre il pericolo che riappaia. Insomma, non vorremmo che l’uso dell’idrogeno blu fosse considerato un ponte necessario per passare poi all’idrogeno verde, così come ENI sostiene da anni che l’uso del metano è un ponte necessario per poi passare alle rinnovabili, giudicate non ancora mature. 

Infatti, parlando della transizione energetica, Cingolani ha parlato anche, implicitamente, del ruolo del metano: «Sappiamo quale strada dobbiamo fare, dobbiamo partire da A e arrivare a B, più difficile è dire con quale pendenza raggiungere la meta». Il Piano integrato energia e clima del governo Conte prevedeva molto metano e una curva di crescita delle rinnovabili «schiacciata»: 4,5-5 GW di potenza di rinnovabili installata per il 2025. Come abbiamo visto, questo aumento è assolutamente insufficiente. La potenza installata deve essere di almeno 20 GW al 2026 e 40-50 GW al 2030. Con un capacity factor medio del 20% (fotovoltaico e eolico), 50 GW corrispondono a circa 90 TWh, cioè circa un quarto della domanda attuale, che è il minimo per raggiungere l’obiettivo EU di 2/3 di elettricità rinnovabile al 2030. Si tratta di un obiettivo ciclopico che va affrontato con urgenza, incominciando con l’attuare procedure autorizzative serie, ma molto più snelle per sviluppare eolico e fotovoltaico, tecnologie sulle quali si sa già tutto. L’ultimo impianto eolico entrato in funzione ci ha messo otto anni per essere autorizzato. Il governo Draghi ha in progetto una revisione della burocrazia che soffoca le energie rinnovabili.

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